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藜麦皂苷、多糖的提取分离及结构性能研究

文献类型:学位论文

作者谭明辉
答辩日期2022-07-01
文献子类博士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师赵兵
关键词藜麦,多糖,皂苷,生物活性,气凝胶
英文摘要

藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)是苋科藜属的一种双子叶植物,原产于南美洲的安第斯山脉地区。藜麦中不仅富含优质蛋白、健康油脂及钙、铁、锌、维生素E 等营养物质,还含有皂苷、多酚、黄酮等功能成分,具有提高人体健康水平,预防癌症、过敏、炎症及降低心血管疾病的功效。本论文首先对不同产地的藜麦的功能性成分进行了检测分析,然后研究了藜麦皂苷和多糖的提取分离、理化性质和生物活性,最后对藜麦多糖作为新材料的应用进行了系统的研究。主要研究结果如下:(1)通过分光光度计、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和顶空气相色谱-离子迁移谱技术(HS-GC-IMS)分别对不同产地藜麦样品的黄酮、多酚、多糖和皂苷等功能成分、微量元素以及挥发性化合物的含量进行了测定,得出不同产地的藜麦在功能成分的含量上存在显著性差异。(2)采用响应面法对藜麦麸皮总皂苷的提取工艺进行了优化,结果表明藜麦麸皮总皂苷的最佳提取工艺条件为提取时间2.30 h、乙醇浓度60%、料液比1: 22、提取温度67 ℃,总皂苷得率的预测值为9.26%,实验值为 9.18%。随后对藜麦麸皮总皂苷的体外抗氧化、抑菌以及抗肿瘤活性进行了系统的测试。抗氧化实验表明,藜麦麸皮总皂苷对DPPH自由基、ABTS自由基、·OH自由基和·O2-自由基的EC50分别为0.10 mg/mL、0.51 mg/mL、0.57 mg/mL和0.17 mg/mL,其中对·O2-自由基的清除效果强于Vc,还原力为Vc的1.28%。抑菌实验表明,当藜麦麸皮总皂苷的浓度为50 mg/mL时,对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和枯草芽孢杆菌(B. subtilis)的抑菌率分别为87.31%、75.66%和68.56%。抗肿瘤实验表明,当藜麦麸皮总皂苷的浓度为500 μg/mL时,对HepG-2细胞的抑制率为58%。(3)通过分级醇沉和膜分离两种不同的方式制备得到8个藜麦多糖组分,分别命名为QPE50、QPE60、QPE70、QPE80、QPE90和QPs-Ⅰ、QPs-Ⅱ、QPs-Ⅲ,研究了8个藜麦多糖组分的理化性质和结构特征。首先,分级醇沉藜麦多糖组分的多糖含量分别为52.82%,63.69%,67.15%,44.56%和41.01%,Mw分别为13785 Da、6489 Da、4732 Da、3318 Da和1960 Da;膜分离藜麦多糖组分的多糖含量分别为33.75%、45.31%和34.65%,Mw分别为4609 Da、15932 Da和960895 Da。其次,通过HPLC柱前衍生化分析得出,葡萄糖在分级醇沉藜麦多糖的单糖组成中占据着较大的比重,摩尔分数分别为94.37%、87.92%、92.21%、100%和100%。膜分离藜麦多糖主要由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成,它们在QPs-Ⅰ、QPs-Ⅱ和QPs-Ⅲ的单糖组成中所占的摩尔分数分别为91.17%、87.81%和91.72%。最后,FT-IR结果表明分级醇沉藜麦多糖和膜分离藜麦多糖均具有多糖的特征吸收峰,且属于吡喃糖;SEM和AFM结果表明,分级醇沉藜麦多糖样品在微观结构上主要呈球状颗粒,膜分离藜麦多糖样品在微观结构上主要呈线状、球状和片状。XRD结果表明,分级醇沉和膜分离藜麦多糖均仅在20°附近存在衍射峰,表明它们主要以无定形态存在。刚果红实验表明两种方式得到的藜麦多糖均含有三螺旋结构。(4)研究了藜麦多糖的生物活性,重点考察其体外抗氧化水平,并在细胞水平评价了其免疫调节活性。结果表明分级醇沉藜麦多糖QPE50、QPE60、QPE70、QPE80和QPE90对DPPH自由基清除活性的EC50分别为13.67、15.22、8.19、8.06和5.22 mg/mL,对ABTS自由基清除活性的EC50分别为5.21、2.39、2.13、2.22和1.83 mg/mL;膜分离藜麦多糖QPs-Ⅰ、QPs-Ⅱ和QPs-Ⅲ对DPPH自由基清除活性的EC50分别为2.65、2.13和3.22 mg/mL,对ABTS自由基清除活性的EC50分别为0.72、0.61和0.84 mg/mL。藜麦多糖对DPPH和ABTS自由基的清除活性弱于Vc(EC50分别为0.01和0.01 mg/mL)。研究了藜麦多糖对RAW264.7细胞的免疫调节活性,结果发现藜麦多糖能够促进RAW264.7细胞对中性红的吞噬作用。同时,藜麦多糖对于促进RAW264.7细胞分泌NO、TNF-α和IL-6具有剂量依赖性。研究了体外模拟消化前后藜麦多糖在理化性质和抗氧化活性方面的变化。分级醇沉藜麦多糖QPE50、QPE60、QPE70、QPE80和QPE90的GI值分别为72.19、68.37、65.40、65.92和61.68。体外模拟消化后,分级醇沉藜麦多糖-CH2和-CH3的FT-IR吸收峰减弱,表明分级醇沉藜麦多糖经酶解作用后被分解成了寡糖和小分子单糖,分子量分别为899、1038、1047、1040和1274 Da。抗氧化活性显著增强,对DPPH自由基清除活性的EC50分别为消化前的8.8‰、16.4‰、42.7‰、31‰和51.7‰,对ABTS自由基清除活性的EC50分别为消化前的50.29%、63.60%、94.84%、88.29%和94.54%。(5)以壳聚糖和藜麦多糖为原料,通过冷冻干燥法制备了壳聚糖-藜麦多糖(CSQS)复合气凝胶。SEM结果显示,所制备的气凝胶呈现出规则的疏松多孔结构。将该气凝胶对染料及藜麦功能成分的吸附性能进行初步研究,结果表明CSQS气凝胶对刚果红和亚甲基蓝的最大吸附容量分别为342 mg/g和57.8 mg/g,对藜麦皂苷、黄酮和多酚的最大吸附容量分别为13.77 mg/g、5.04 mg/g和4.93 mg/g,吸附过程符合Langmuir模型。该研究结果可以为将藜麦多糖应用于饮用水的净化领域提供理论依据。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60954]  
推荐引用方式
GB/T 7714
谭明辉. 藜麦皂苷、多糖的提取分离及结构性能研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

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